炮制花炮的药剂和配方

从本质上讲，花炮药剂的烟火效应与军用烟火药剂的烟火效应是一致的。它们都是对烟火药所产生的声、光、色、烟、热、气动等烟火效应的应用。根据花炮药剂展现的花色品种的不同，归纳起来有：

①仿声药剂；

②有色火焰药剂；

③有色闪烁药剂；

④有色喷波药剂；

⑤白色火焰药剂；

⑥气动药剂；

⑦引燃药剂；

⑧有色发烟剂；

⑨特殊用途药剂。

（1）仿声药剂。仿声药剂是一类在特定条件下（如纸管内、有约束的包装壳体内及其他等）燃烧时发出不同声响效应的烟花药剂。如爆竹声、雷鸣声、笛声、鸟叫声等。根据音响的效果，可以简单地将该药剂分为爆音剂和哨音剂。

1）爆音剂。它是在特定条件下由燃烧转变为爆燃直至爆轰的快速化学反应的药剂。在发出声响的同时，伴随着闪光和烟雾出现。

爆音剂一般配成零氧平衡。按所选用的氧化剂不同，有含氯酸钾系列的、含高氯酸钾系列的、含氧化铅与氧化铜系列的和含硝酸钾系列（即黑火药）的爆音剂。爆音剂的燃速和燃烧时的气体比热容应高，否则就不容易由爆燃转为爆轰。含氯酸钾系列的爆音剂，如KClO342%、细Al粉32%、Sb2S326%，是一种声响极清脆的爆音剂，它多用于闪光雷烟花制品。含高氯酸钾系列的爆音剂与含氯酸钾系列的爆音剂的不同之处，在于用KClO4代替了KClO3，从而降低了机械感度。含氧化铅与氧化铜系列的爆音剂是近些年来民间艺人研究出来的。它由Pb3O4、CuO、Mg-Al合金粉和酚醛树脂黏结剂组成。反应过程是：

因其反应迅速，产生出强烈的声响。但因反应产生铅蒸气，污染环境，对人体有毒害作用，不宜广泛使用。若将该药剂通过球形造粒机造成ϕ4～10 mm的颗粒，然后粘贴于长条状胶带纸上，制成卷状后插上引线，并进行外包装潢，即制成“微粒鞭炮”制品。含硝酸钾系列（黑火药）的爆音剂一般是由KNO3、C、S组成，主要用于制造黑火药炮、礼炮等。

2）哨音剂即笛音剂，又称啸声剂。它是一种有节奏燃烧的药剂，在燃烧过程中，药剂的晶体反应在抑制与加速二者之间交替进行，从而产生疏密的气体流，经装药管壳空腔振荡即发生哨音。哨音剂音频为2 000～5 000 Hz。

可供参考的仿声药剂配方见表11.2。

表11.2　仿声药剂的参考配方%

（2）有色火焰药剂。凡是在燃烧时能产生带颜色（白色除外）的火焰药剂，都称为有色火焰药剂。常用的有色火焰药剂有红、绿、黄、蓝、紫和橙等光色。

火焰颜色是由于药剂燃烧时，它的各组分间因化学作用而生成某些原子或分子。这些原子或分子以一定的频率振动，在可见光谱范围内呈现一定波长的谱带或谱线，从而使火焰着色，成为有色火焰，这就是“焰色效应”。根据“焰色效应”原理，可以制成各种颜色的火焰。方法就是在烟花药剂中加入某些能使药剂燃烧时呈所需火焰颜色的物质，即生色剂（或称染色剂）。

1）红色火焰剂。制取红色火焰一般是在药剂中加入锶盐染色剂。有关红色火焰剂的配方见表11.3。烟花制品中红色火焰剂常加工成药柱、药块、药球和药管四种。

表11.3　红色火焰剂的参考配方%

续表

2）绿色火焰剂。制取绿色火焰剂主要是以钡盐为基础，常用硝酸钡，它既是氧化剂，又是染色剂。其参考配方见表11.4。烟花制品中绿色火焰剂常加工成药柱、药块、药球和药管四种。

表11.4　绿色火焰剂的参考配方%

3）黄色火焰剂。黄色火焰剂（单色光复合成的黄光除外）是以钠盐为火焰染色剂，一般使用冰晶石（Na3AlF6）、氟硅酸钠（Na2SiF6）、草酸钠、硝酸钠等。黄色火焰剂的参考配方见表11.5。黄色火焰剂可加工成药柱、药块、药球和药管四种。

表11.5　黄色火焰剂的参考配方%

4）蓝色火焰剂。要获得比色纯度高的蓝色火焰剂是比较困难的。一般蓝色火焰剂通过加入碱式碳酸铜、巴黎绿[（CuO）3·As2O3·Cu（C2H3O2）2]、硫酸铜可以得到。其参考配方见表11.6。蓝色火焰剂一般加工成药柱、药块和药球三种。

表11.6　蓝色火焰剂的参考配方%

续表

5）紫色火焰剂。紫色火焰剂一般采用蓝色加红色复合而成，故在药剂配方中选用硝酸锶、碳酸锶和碳酸铜为染色剂。由于紫色火焰剂的比色纯度较低，常只加工成药柱、药块、药球三种。紫色火焰剂配方见表11.7。

表11.7　紫色火焰剂的参考配方%

6）橙色火焰剂。由于橙色火焰是由红色和黄色复合而成的，故一般选用硝酸锶和冰晶石为染色剂。橙色火焰剂可加工成药柱、药块、药球和药管四种。橙色火焰剂的配方见表11.8。

表11.8　橙色火焰剂的参考配方%

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（3）有色闪烁药剂。烟火药剂在燃烧时产生一亮一灭的脉动现象，称为“闪烁”。若一亮一灭时“亮”为有色光，则称为“有色闪烁”。

“闪烁”是药剂引燃后，因金属粉存在而产生高温并发出亮光，同时，燃烧的固体、液体残渣覆盖到下一层药剂面上，致使下一层药剂尚未引燃的瞬间处于低温辐射—“熄灭”状态；当下一层药剂被低温辐射引燃后，又产生高温和亮光，紧接着又产生固、液体残渣覆盖在下一层药剂，又出现“熄灭”现象；以此传递燃烧，则出现一亮一灭的“闪烁”现象。利用这一亮一灭的“闪烁”现象，人们制造了“雪花飘飘”“红星闪闪”等烟花制品。

在配制有色闪烁药剂时，除了加入金属粉外，还应加入燃烧时易产生大量的固、液体产物的材料。其参考配方见表11.9。

表11.9　有色闪烁药剂的参考配方%

有色闪烁剂的氧平衡一般要求接近正氧平衡，并希望其燃烧速度不能过快，否则将不能呈现出一亮一灭的“闪烁”现象。有色闪烁剂可加工成药块、药片和药管用药。

（4）有色喷波药剂（或穗花剂）。有的烟花药剂点燃后，除了产生一定的光色外，还能喷出许多银白色和金黄色的亮星，这种效果称为“喷波”（或“穗花”）。能起这种效果的药剂称为有色喷波药剂（穗花剂）。

“喷波”是由于喷波药剂中的木炭颗粒和金属颗粒在燃烧时未完全反应或产生新的反应物而被火焰气流带出，再同空气中的氧进行二次反应而形成的。

“喷波”效果与配方的组成和木炭的质量及其颗粒大小有关。由硝酸钾、硫黄和木炭组成的药剂，能使木炭燃烧并呈美丽的亮星。若用氯酸钾或高氯酸钾代替硝酸钾，则会产生较大的火焰和少量的火星，甚至无火星出现。为此，喷波药剂采用黑火药的配方，其中木炭多采用柞木、梨木、枣木和树脂多的松木炭，这是因为它们质硬密实，难点燃，燃速慢，可以形成二次燃烧，能产生出美丽的亮星。喷波药剂中的木炭，如果颗粒小，则形成亮星的时间短。一般在手持类、地面类、玩具类的小型烟花品中采用小颗粒木炭制成喷波药剂。礼花弹中是将喷波药剂制成药丸，燃放后可以形成一种奇妙的图案。

金属颗粒能产生橙色、杏黄色和白色的火星，与由木炭颗粒产生的火星相比，具有亮度大的优点。通常采用铝粉产生金属火星，氧化剂用高氯酸钾和硝酸钾。组成金属火星的药剂配方有：在有色火焰剂中加铝粉；在黑火药系列药剂中加铝粉；直接采用氧化剂加铝粉。若在金属火星药剂中加入香料，燃烧时还可以产生香味。

喷波药剂除了能产生火星外，有的在喷波时还能产生许多松针状细火花。这种由一个火星又分出针状火花的现象称为“火花分支”。“火花分支”可能是喷出的火星与空气中的氧发生激烈反应而造成炸裂的结果。“火花分支”药剂大部分是以黑火药系列的药剂为基础调配而成的。也有用高氯酸钾代替其中的硝酸钾，但是都少不了木炭粉或铁粉等可燃剂。含木炭的“火花分支”药剂，其硫黄含量要高于木炭；硝酸钾含量比黑火药中的硝酸钾要少；木炭最好选用桐木炭或麻秆炭。含铁粉的“火花分支”药剂中的铁粉应进行包覆，以防生锈。喷波药剂应配成负氧平衡。喷波药剂可加工成药管、药块、药球、药柱用药。喷波药剂参考配方见表11.10。

表11.10　喷波药剂的参考配方%

（5）白色火焰药剂。通常把能产生白色火焰的烟火药剂称为白色火焰药剂。白色火焰药剂用于产生白光效果的烟花制品中，则称为白光药剂；用于照明器材中，则称为照明剂。

白色火焰药剂主要由氧化剂、可燃剂和黏结剂组成。可燃剂多采用镁粉、镁铝合金粉、铝粉。但铝粉由于燃烧时易产生火星，会降低发光强度，一般少加或不加。白色火焰药剂的参考配方见表11.11。

表11.11　白色火焰药剂的参考配方%

（6）气动药剂。能使烟花制品产生旋转、升空、前进、后退、抛射、喷撒等作用的烟火剂称为气动药剂，也称推进剂。气动药剂有下列几种情况：

1）旋转类气动药剂。这类气动药剂所起的作用是启动制品旋转，而后靠其他烟火药剂燃烧所产生的反作用力和惯性力使制品保持旋转。所以，该气动药剂一般选用燃速适中的黑火药系列药剂，但也可以使用燃速快的喷波药剂或哨音药，它们还能使制品烟花效果多姿多彩。

2）升空类气动药剂。这类气动药剂所起作用是使制品升空。其多采用燃烧速度快、产气体量多的黑火药系列的药剂。也有在黑火药配方基础上加入染色剂和含氧化合物的药剂，使火焰呈鲜艳色。

3）前进、后退类气动药剂。这类气动药剂是促使制品前后移动，一般采用燃速慢的黑火药系列药剂。为了使制品或零部件有一定的窜跑速度，同时使火焰产生彩色，最好选用燃速快的喷波药剂。

4）抛射类气动药剂。这类气动药剂在制品内点燃后产生大量气体而做功，所起作用是将制品内的零部件抛射到空中，或是在空中将制品炸开并抛出零部件。前者一般采用小粒枪用黑火药或粒状黑火药，后者是采用烟花用炸药。

5）使彩色药粒喷出的气动药剂。这类气动药剂一般在使用时同彩色药粒掺混在一起装入制品中，被点燃后，药剂产生大量的灼热气体，使彩色药粒被点燃并被喷出。在选用这类气动药剂时，应选用燃烧速度一般但能产生大量气体的黑火药系列的药剂。

常用的气动药剂的参考配方见表11.12。

表11.12　气动药剂的参考配方%

（7）引燃药剂。引燃药剂是用来点燃烟花效果药的。如果烟花效果药本身火焰感度好，直接用药捻或导火索即可引燃，则不必使用引燃药剂。

烟火用引燃药剂与军用点火药要求一致，其发火点应低（不高于500℃），燃烧温度要高，燃烧后要有一定量的固体和液体残渣。常用的烟花用引燃药剂的参考配方见表11.13。

表11.13　引燃药剂的参考配方%

（8）有色发烟剂。有色发烟剂在军事上主要用作白天传递信号和目标的指示。焰火工业则用于娱乐观赏，在空中燃放时构成彩带图案，给人以“美”的享受。航海用橙色烟雾作救生信号。

（9）特殊用途药剂。在烟花制品中，有时还用到摩擦药、延期药、烟花炸药等特殊用途的药剂。

摩擦药用于拉炮、击炮中和某些需要摩擦或挤压发火的制品中。它的敏感度很高，无论是制造还是使用，都必须特别小心。摩擦剂的参考配方见表11.14。

表11.14　摩擦剂的参考配方%

延期药用来提供制品作用所需的间隔时间。烟花制品中所使用的延期药不像军品要求那么严格，一般采用黑火药系列配方，通常加工成药捻（引线）和导火索使用。其配方根据用途和需要的延期时间来调整硝酸钾、硫黄和木炭的含量，也可以通过改变木炭的种类和除去硫黄来配制，例如一种药捻用药配比为：KNO367%，麻秆炭粉33%。还可以通过加氯酸钾的方式制造燃速快的延期药，例如鞭炮用快引线。

烟花炸药用来炸开某些烟花制品，并且同时点燃和抛出制品内的星体。这类药剂是由黑火药系列的药剂加上黏结剂，黏覆在棉籽壳、谷壳或稻壳上制成的。它具有爆破力适中、质量小和假密度高的特点。其装填在烟花制品中，和同质量的黑火药相比，它占据的空间要大得多，因此很容易与烟花星体表面接触，这样有利于在炸开制品的同时将星体点燃并均匀抛撒。常用烟花炸药的参考配方见表11.15。

表11.15　烟花用炸药的参考配方g

续表

烟花炸药的制造办法很简单，下面以稻壳炸药为例进行介绍。首先筛选稻壳皮，过2～2.5 mm的孔筛，除去筛上物。然后称量黑火药粉、稻壳、糊精、蒸馏水。将黑火药粉和稻壳，以及糊精和蒸馏水分别混合后再全部倒在铝盘中进行混合，每次混合不得多于2 kg。混合后摊铺在盘中，在45～55℃条件下烘干2～3 h。烘干的炸药水含量不得超过1%，不得有结块现象。经烘干的炸药待冷却至室温下方可使用。